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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Messa in servizio delle batterie al piombo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche Le interruzioni dell'alimentazione elettrica costringono all'uso di fonti di alimentazione autonome di backup per computer, stazioni radio, programmatori ROM, sistemi di sicurezza, sistemi di allarme, ecc. Naturalmente, tali fonti possono essere batterie elettrochimiche (AB). Le più convenienti sono le batterie al piombo acido di avviamento. Sono progettati per fornire istantaneamente una grande corrente di scarica al carico, ma, a condizione che abbiano una doppia riserva di potenza, funzionano in modo soddisfacente in modalità di consumo statico. Periodicamente, a seconda della frequenza e della durata della modalità operativa della batteria, è necessario caricarla e ricaricarla. I cicli di carica/scarica sono molteplici per tutte le batterie, ma hanno un limite finito e quanto più la batteria viene gestita in modo irresponsabile, tanto più velocemente verrà raggiunto questo limite. Il principio di ricarica delle batterie si basa sul fenomeno dell'accumulo di carica durante l'elettrolisi, vale a dire viene creata una differenza di potenziale tra gli elettrodi nell'ambiente elettrolitico da una fonte esterna (caricatore). Le principali reazioni nelle batterie sono descritte dalle seguenti formule: 1) scarica РbО2+Рb+2Н2О>2РbSO4 +2Н2О; 2) caricare 2PbSO4+2H2>PbO2+Pb+2H2O. Dalle formule vediamo che la massa attiva (Pb e PbO2) viene ripristinata quando caricata. Le batterie nuove vengono vendute con carica secca, il che ne garantisce l'idoneità all'uso dopo un lungo periodo di stoccaggio. Tali batterie vengono messe in funzione dopo essere state riempite con elettrolito e caricate con corrente elettrica. Per prima cosa è necessario preparare un elettrolita con una densità 1,5 volte inferiore a quella indicata nelle istruzioni allegate alla batteria. La densità deve essere controllata con un idrometro e in nessun caso “a occhio”. Per miscelare l'elettrolita è necessario utilizzare bacchette di vetro o sintetiche. L'uso di legno o metallo porterà alla contaminazione dell'elettrolito con sostanze estranee (composti), che predetermineranno la rapida usura della batteria. Tutto il lavoro dovrebbe essere eseguito in contenitori di vetro utilizzando solo filtri sintetici. Composizione elettrolitica: acqua distillata e acido solforico della batteria H2SO4. Le regole di miscelazione sono rigorosamente regolate, l'acido viene versato lentamente nell'acqua con pause per l'agitazione. Durante la reazione del composto viene rilasciato calore attivo, quindi è necessario monitorare il riscaldamento del contenitore in cui viene preparato l'elettrolita in modo che non scoppi. L'elettrolito viene raffreddato ad una temperatura di +15-20 °C e versato nella batteria ad un livello che supera di circa 15 mm lo schermo di sicurezza. Dopo 2 ore, quando la massa attiva delle piastre è satura di elettrolita, è necessario misurare la densità dell'elettrolita, e se è diminuita di non più di 0,003 g/cm3, la batteria deve essere scaricata ad una tensione pari a ciascuna bancata da 1,75 V per 20 ore ad una temperatura di circa 20° CON. Una modalità di scarica di 20 ore è standard. Eliminare l'elettrolito. L'elettrolito viene nuovamente preparato, ma con la densità specificata nelle istruzioni. Va ricordato che un elettrolita con maggiore densità aumenta la probabilità di solfatazione delle piastre e distrugge la batteria. Dopo raffreddamento alla temperatura di +15...20 °C, l'elettrolito viene versato nella batteria ad un livello superiore di 10...15 mm allo schermo di protezione, e lasciato per 2 ore ad impregnare uniformemente le piastre (è non è necessario scuotere la batteria). Quindi la batteria viene caricata con corrente costante, ma in nessun caso con tensione costante. La differenza pratica tra i metodi è che in serie al caricabatterie, la cui tensione costante in uscita non deve superare la tensione totale della batteria pari a 2,4 V per ciascuna batteria, nel caso di ricarica con corrente costante, il reostato è acceso, il che imposta la corrente di carica sulla dimensione richiesta. È preferibile utilizzare caricabatterie dotati di uno stabilizzatore di corrente di carica regolabile. All'inizio della carica la corrente deve essere impostata a 0,08 del valore nominale e dopo 40-120 minuti a 0,1 del valore nominale. Al termine della carica, quando inizia la formazione di gas attivo (formazione di bolle di idrogeno e ossigeno), è necessario ridurre la corrente di carica a 0,05-0,08 di quella nominale. La temperatura dell'elettrolito non deve superare i +30 °C (+45 °C max). Alla fine del processo di carica si dovrebbe considerare una tensione stabile su ogni banco di batterie compreso tra 2,4 e 2,7 V. Nelle 2 ore successive alla fine del processo di carica, viene controllata la densità dell'elettrolito e se rimane invariato per 2 ore, così come la tensione, la batteria è considerata completamente carica. Se dopo 2 ore dal versamento di un elettrolito con densità 1,5 volte inferiore a quella nominale in una batteria carica a secco, la densità dell'elettrolito diminuisce di oltre 0,003 g/cm3, la batteria deve essere caricata e scaricata come sopra descritto . Va bene se la scarica viene completata non più velocemente di 20 ore, quindi l'elettrolito viene scaricato e la batteria viene riempita con elettrolito con la densità specificata nelle istruzioni e caricata. Le batterie devono essere sempre caricate ad una temperatura prossima a +22 °C. Al termine della carica (ma con caricabatterie collegato), misurare la densità dell'elettrolito e riportarla alla normalità aggiungendo acqua distillata o elettrolito con densità 1,4 g/cm3 (naturalmente preselezionando l'elettrolito in modo che il livello viene infine mantenuto 10-15 mm sopra lo schermo di sicurezza). In questo caso è necessario agitare l'elettrolito o scuotere leggermente la batteria, ma in modo che le piastre non siano esposte. Questo è l'unico modo per effettuare la prima carica della batteria. In futuro questi requisiti rimarranno in vigore, ma è possibile caricare anche a tensione costante (il che è ancora peggio). È vantaggioso conservare le batterie in un ambiente a bassa temperatura, poiché a temperature inferiori a 0 °C l'autoscarica avviene piuttosto lentamente. È vantaggioso far funzionare le batterie a temperature ambiente prossime a +25 °C. Nella tabella è riportata la densità dell'elettrolita, misurata alla temperatura di +15 °C, e la corrispondente temperatura di congelamento.
Durante il processo di scarica della batteria, sulle piastre si formano cristalli di solfato di piombo PbSO4 che, una volta caricati a seguito dell'elettrolisi, diventeranno nuovamente la massa attiva. Non vale la pena conservare le batterie scariche, poiché i cristalli di PbSO4 degenerano in cristalli bianchi solidi (quasi insolubili), che successivamente rimangono solfati quando caricati. È costantemente necessario monitorare il livello dell'elettrolito, poiché gli stessi cristalli bianchi si formano sulla parte esposta degli elettrodi negativi. Se necessario, il livello viene mantenuto aggiungendo acqua distillata. Non lasciare scaricare la batteria al di sotto di 1,75 V per cella! Se la densità dell'elettrolito si avvicina al limite inferiore consentito, la batteria può essere ricaricata e la densità dell'elettrolito aumenterà. Non è necessario creare panico per la minima diminuzione della densità; è improbabile che una ricarica frequente aumenti la durata della batteria. È necessario pulire periodicamente la superficie interterminale della batteria con un panno asciutto per evitare la creazione di percorsi conduttivi di polvere e acido. Autore: AV Savvin
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